【doc】钾离子-三磷酸腺苷酶活性和丙二醛浓度与含水量的影响

【doc】钾离子-三磷酸腺苷酶活性和丙二醛浓度与含水量的影响 钾离子-三磷酸腺苷酶活性和丙二醛浓度与 含水量的影响 7984 中国临床康复第8誊笋35期2004—12-15出版 — C — hi — n —— e — s — e —— J—— o — u — r — n — a —— l — o — f——— C —— lin —— i — c — a — l —— R —— e — h — a — b —— i — l — it — a —— t — io — n — , De — cemb — er1 — 520 — 0 — 4 ——— ~ — b —— l — . —— 8 — N —— o —— . — 3 — 5 — ? 基础研究? 硫酸镁对脊髓损伤后钠离子一钾离子一三磷酸腺苷酶活性和 丙二醛浓度与含水量的影响? 蔡卫华,叶晓健,叶添文,谭炳毅,崔志明,贾连顺 蔡卫华,叶晓建,叶添文,谭炳毅,崔志明,贾连顺,解放军第二军医大学 长征医院骨科,上海市200003 蔡卫华?,男,1971年生,江苏省盐城市人,汉族,解放军第二军医大学 在读博士,主治医师,主要从事脊柱脊髓损伤的研究. caiweihua@._2008sohutom 电话:+86.21.63610109.7333 中圈分类号:R741文献标识码:A文章编号:1671—5926(2004)35—7984—02 收稿日期:2004—08—12修回日期:2004—09—02(03/GW) EffectofmagnesiumsulfateontheactivityofNa-K-ATPase. concentrationofmalondialdehydeandcontent0fwaterafter spinalcordinjuryWei?HuoCai.Xioo?JianYe.Tion-WenYe.Bing-Yi Ton.Zhi—MingCui.Lion.ShunJio Wei-HuaCai.Xiao-JianYe.Tian?WenYeBing?YiTon.Zhi—MingCui. Lian-ShunJia.DepartmentofOrthopeadics,ChangzhengHospital,Second MilitaryMedicalUniversityofChinesePLA,Shanghai200003,China Wei-HuaCai?.Male,HaIlNationallty,Borninl97linYanchengCity, JiangsuProvince.China,StudyinginSecondMilitaryMedicalUniversityof ChinesePLAfordoctorate.Attendingphysician.Researchdirection:injuryof spineandspinalcord.caiweihua_2008@sohu.com Telephone:+86.21.63610109Ext.7333 Received:2004—08—12Accepted:2004—09—02 Abstract An:Theapplicationmagnesiumsulfate(MgSO4)onbraininjuryhasgot satisfiedeffect,Theaimofthispaperistoprobeintothee珏ct0fMgSO4on theactivityofNa.K.ATPaseandtheconcentrationofmalondialdehyde (MDA)andthecontentofwaterafterspinalcordiniurr(sci). M哐TH0DS:ThemodelofacuteSCIofSDratswasestablishedwithim. provedAllen'smethod.ThemodelswererandomlydividedintoSCIgroup andMgsO4treatmentgroup(300mg/kgMgSO4wasinjectedintoabdominal cavity30minutesafterSCI).eactivityofNa.K.ATPase,contentof waterandconcentrationofMDAintheiniuredspinalcordtissueofeachrate weredetectedat6,l2and24hoursafterinjury,andwerecomparedwith tlloseincontrolgroup(n=8). RESULTS:TheactivityofNa.KATPasewassignificantlydecreased.and inthecontentofwaterandtheconcentrationofMDAweresignificantlyin. creasedtheSCIgroup,comparedwiththoseofthecontrolgroup,andthere wasasignificantdifierencebetweenthetwogroups(P<0.0l1,11leactivity 0fNa.K.ArrPasewassignificantlyincreased.andtheconcentrationof MDAandthecontentofwaterweresignificantlydecreasedintlleMgSO4 treatmentgroup,comparedwiththoseoftheSCIgroup,andtherewasasig? nificantdiffefencebetweenthetwogroups(P<0.0l】. C0NCLUS10N:MgSO4canincreasetheactivityofNa'.K.ATPaseand decreasetlleconcentrationofMDAandthecontentofwaterintlleinjured spinalcordinratsafteracuteSCI.andithasprotectiveeffectonSCI. CoiWH,Ye刈YeTvvTanBY,CuiZMJiaLsEffectofmagnesiumsulfateonthe adivilyofNa-KATPase.concentrotionofmalondioldehydeandcontentofwater afterspinaIcordinluryZhongguoLinchuangKang~u2004;8(35】:7984—5lChino】 蔡卫华,叶晓健,叶添文,谭炳毅,崔志明,贾连顺硫酸镁对脊髓损伤后钠离子 一 钾离子一三磷酸腺苷酶活性和丙二醛浓度与含水量的影响【J】中国临床康 复,2004,8【35l:7984—5[www.zglckf.corn】 摘要 目的:硫酸镁用于脑损伤的治疗已取得了较满意的疗效,探讨硫酸镁对 脊髓损伤后Na.K.ATP酶活性,丙二醛浓度与含水量的影响. :改良Allen's法建立sD大鼠急性脊髓损伤模型,随机分损伤组和 硫酸镁治疗组(脊髓损伤后30min一次性腹腔注射300mg/kg硫酸 镁),在伤后6,12和24h检测伤段脊髓Na.K.ATP酶活力,脊髓组织 含水量及丙二醛浓度,与正常对照组(n=8)比较. 结果:损伤组与对照组比较,Na.K.ATP酶活力降低,丙二醛浓度与脊 髓含水量升高,差异有非常显着性意义(P<0.O1);治疗组与损伤组 比较,Na.K.ATP酶活力增加,丙二醛浓度及含水量降低,差异有非 常显着性意义(P<0.O1). 结论:硫酸镁能提高大鼠急性脊髓损伤后伤段脊髓Na一K.ATP酶活 力,降低丙二醛浓度及含水量,对脊髓损伤有保护作用. 主词:脊髓损伤;Na(+)K(+)交换ATP酶;丙二醛;硫酸镁 0引言 研究表明N一甲基一D一天冬氨酸(NMDA)受体介导的神 经兴奋毒性在急性脊髓损伤中起关键的作用….硫酸镁是NM— DA受体的非竞争性拮抗剂和神经元的保护剂.因其疗效显着 且价格低廉,近年引起人们的重视.本实验旨在探讨硫酸镁对 大鼠急性脊髓损伤后保护作用,为临床应用硫酸镁治疗急性脊 髓损伤提供实验依据. 1材料和方法 :随机区组设计. 单位:解放军第二军医大学长征医院骨科. 材料:实验在解放军第二军医大学长征医院骨科完成,选择 成年健康sD大鼠48只,清洁级,雌雄不限,体质量250—300g. 由上海海军医学研究所实验动物中心提供【实验动物合格证号: SCXK(军)2002—0191. 设计,实施,评估者:研究设计为第一,二,六作者,实施,评 估为第一,三,四,五作者,均受过专业培训. 干预:实验动物按随机数字表法分为两组:损伤组,脊 髓损伤后不作治疗,其中又分为损伤6,12和24h组;损伤治疗 组,伤后30min给予硫酸镁300mg/kg腹腔注射,又分为治疗 6,12,24h组.每组均为8只大鼠.另取8只健康大鼠,不损伤 脊髓作为正常对照组. 脊髓损伤模型的制备:手术切除C6和C棘突和椎板,暴露硬 膜囊.致伤组采用改良Allen's脊髓损伤模型,造成50g?cm强度 的脊髓损伤,如果动物出现摆尾反射,或者运动诱发电位(MEP) 的潜伏期延长l_0ms,或者波幅下降50%,均提示模型成功. 正常对照组动物采用假损伤,即仅行椎板切除术,不损伤脊髓. 术毕肌注青霉素10万IU/d,室温保持在2O28?.每天人工 挤压膀胱排尿一两次,直至恢复自主排尿. 功能学观察:采用改良方法,在一长方形木制板上垫2lnln 的橡胶垫】.将大鼠头向前,身体纵轴与斜面板纵轴垂直放置, 渐增加大木板与水平面间的角度,直至大鼠在原定位置上刚好 可以维持5s(不翻下来)的最大角度,即为倾斜平面临界角度. 在每组大鼠取材前测定倾斜平面临界角度.每只测试3次,取均 值. 检测指标:Na.K一ATP酶活力测定:参照FoleyI报道的方 法(并略有改动),利用ATP酶可分解ATP生成ADP及无机磷, 通过测定无机磷的量来反映Na一K一ATP酶活力的高低.蛋白 质含量测定采用考马斯亮蓝法.酶的活力单位以每小时分解每 克组织蛋白产生的无机磷的含量来表示,即mmol/(g?h).丙二醛浓度的测定:用硫代巴比妥酸法检测丙二醛浓度(以上试剂盒 … 5926CN21 删 - 1470/ …R蔡等凳竺麓.钾离子.三磷酸艏酶活性和 均购自南京建成生物试剂公司),严格按照试剂盒说明操作.脊 髓含水量的测定:取大鼠伤段脊髓组织约150mg,分析天秤(分 度值0.1mg)称湿重,110?电热恒温烘烤48h至恒重后称干 重,脊髓组织含水量%=(湿重一干重)/湿重×100%. 主要结局观察指标:?伤段脊髓Na.K.ATP酶活力的变 化.?伤段脊髓含水量.?伤段脊髓丙二醛浓度变化. 统计学分析:由第二军医大学统计教研室应用SPSS10.0 软件处理,所有数据以?s表示,组间差异采用t检验分析. 2结果 2.1实验动物数量分析纳入实验的大鼠56只,实验过程中 无脱失值,进入结果分析56只. 2.2伤段脊髓Na.K.ATP酶活力的变化见表1.脊髓损伤后 6h时,损伤组与对照组相比,差异有显着性意义(P<0.05),12h 和24h后差异有非常显着性意义(P<0.01),表明脊髓损伤对 Na.K.ATP酶活力是有影响的.损伤组在12h时Na.K.ATP 酶活力降低最明显,24h时开始回升,硫酸镁治疗组Na.K+ . ATP酶活力降低较少,与损伤组同期比较,差异有非常显着性 意义(P<0.01). 表1各组大鼠脊髓含水量,NaK+.ATP酶活力和丙二醛浓度 (?s,n=8) 与正常对照组比较,'t=2.40—321,P<0.05,t=3.64—5.11,P<0.01:与损 伤组同期比较,t=24o一3.21,P<0.05,t=3.50—4.27,P<0.01 2.3伤段脊髓含水量脊髓损伤后各时间段的伤段脊髓组织 含水量与正常对照组比较差异均有显着性意义(P<0.05),表 明脊髓损伤后脊髓组织水肿严重,脊髓损伤6h后,损伤组与硫 酸镁治疗组比较差异无显着性意义(P>0.05),12和24h后 损伤组与硫酸镁治疗组的组织含水量相比,差异有非常显着性 意义(P<0.01),结果提示硫酸镁治疗可抑制损伤后伤段脊髓 的继发性水肿,以24h时抑制作用最明显. 2.4伤段脊髓丙二醛浓度变化正常脊髓丙二醛浓度为 (78.67?2.01)nmol/g湿重,脊髓损伤后丙二醛浓度明显升 高,伤后24h达到高峰,损伤组,治疗组均高于正常对照组(P <0.01),治疗组与损伤组比较,丙二醛浓度明显降低,差异有 非常显着性意义(P<0.01),结果提示硫酸镁可降低伤段脊髓 丙二醛的浓度. 3讨论 Na.K.ATP酶是人体内广泛存在的一种重要的酶,主要 存在于细胞膜上,由不连续的(Na,K)离子泵组成,故又称为 钠一钾泵.其基本功能是将Na白细胞内转移到细胞外,将钾离 子白细胞外运到细胞内,维持细胞膜内外的渗透压平衡和跨膜 电化学梯度,因此在维持细胞的生理活动,细胞正常代谢及细 7985 胞内外离子平衡中起到主要作用】. 研究认为.脊髓损伤后可产生大量自由基,诱发Na.K . ATP酶功能性巯基发生过氧化反应,形成二硫键,抑制了蛋白 质磷酸化,使Na.K.ATP酶失去活力,破坏了细胞内外离子浓 度差,Na,H:0进入细胞内,使细胞水肿,坏死?.生理状态 下,体内不断产生自由基,可由内源性抗氧化系统如超氧化物歧 化酶(SOD)等有效清除,保持动态平衡,不会引起机体损伤.当 脊髓损伤时,脊髓组织的缺氧缺血引起病理性自由基反应,导致 自由基增加,同时,内源性抗氧化系统活力下降,使以上动态平 衡破坏,引起脊髓继发性损伤,.丙二醛为过氧化脂质的代谢 产物,其浓度的变化可反应体内自由基的多少. 本实验发现,脊髓损伤后通过腹腔给予300mg/kg硫酸镁, 伤段脊髓内Na.K.ATP酶活力增加,MDA浓度,含水量降低, 且有显着性.可见Mg2可以提高伤段脊髓组织Na.K.ATP酶 活力,降低MDA浓度和含水量.目前研究认为,M参与氧化 磷酸化过程及ATP和磷酸肌酸(CP)的生成反应;促进神经细胞 生长,再生,修复以及维持膜结构完整;M通过结合在NMDA 受体的镁离子位点上,抑制谷氨酸的释放以及受体依赖性钙通 道开放;阻断电压敏感性钙通道,以缓冲细胞内Ca.的增加; Mg2作为Na.K.ATP酶辅酶,调节细胞内外Na,K分布,防 止脊髓水肿,减少氧自由基的生成等. 目前,众多实验,临床研究证实脊髓损伤后,脊髓组织及血 清中Mg2含量明显下降,而Mg2下降对细胞膜离子通透性,中 枢神经递质释放,能量代谢,微循环功能调节等均有影响.硫酸 镁已用于脑损伤的治疗并取得了较满意的疗效. 结论:作者推测,Na.KATP酶活力保护作用可能是:一 方面,在中枢神经损伤后硫酸镁能提高平均动脉压,增加脊髓灌 注压从而增加脊髓血流量,改善脊髓组织缺血,缺氧,加强脊髓 能量代谢,促进ATP生成,加强细胞膜Na.K.ATP酶的活力恢 复;另一方面是由于膜磷脂直接参与调节浆膜Na+.K.ATP酶 活力,而硫酸镁可减轻细胞内钙积聚,抑制浆膜钙依赖性磷脂酸 A2和c激活,可以降低由于膜脂肪酸丢失而导致的膜衰竭,从 而保护细胞膜Na.K.ATP酶的活力,减少过多氧自由基的生 成,减轻脊髓损伤后的继发性水肿和损伤.有效地减轻了因继 发性损伤引起的恶性循环,为临床上使用硫酸镁治疗急性脊髓 损伤提供了理论基础. 4爹考文献 1YanaseM,SakouT,FukudaT,eta1.RoleofN?methyl?D?aspartatereceptorin acutespinalcordinjury.,Neurosurg1995;83(5):884—8 2RivlinAS,TatorCH.Objectiveclinicalassessmentofmotorfunctionafterexpe~ imentalspinalcordinjuryinrat.,Neurosurg1997;47(2):577 3FoleyTD.5-HpeteisapointinhibitorofneuronalNa?K'.ATPaseactivi— ty.BiochemBiophysResCommun1997;235:374——6 4张宗玉.小鼠红细胞膜与大脑细胞Na.K'.ATP酶活力随年龄的变化【J] 中华老年医学,1988,7(2):113 5邵美贞.镁的基础与临床【M】.成都:四川科学技术出版社,1996:86 6王家新,孔抗美,齐伟力.慢性压迫损伤对大鼠脊髓神经营养因子及其受 体表达的影像【J】.中国临床康复,2002,6(16):2390—1 7袁伟,冯新红,汤押庚.大鼠急性脊髓损伤后早期血红素氧合酶一1的表达 【J】.中国临床康复.2004,8(2):278—9 8郑联合,马保安,王育才,等.急性脊髓损伤手术前后综合处理对患者并发 症的影响【j】中国临床康复.2003,7(23):3224—5